基于矿震和微震监测的鹤岗矿区某煤矿冲击地压事件预警研究

来源 :中国地震局工程力学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:onlylisong
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我国的煤炭资源占全世界煤炭产业的一半以上,且随着工业化进程的发展,对煤炭资源的需求越来越高,矿山开采规模和开采深度也在不断扩大,导致矿震频发,冲击地压事故发生也愈加频繁,对矿山产业造成了一定的财产损失和人员伤亡,因此需要对矿震和冲击地压进行研究和预警,有效防范冲击地压事件对煤矿安全生产有重大意义。鹤岗的地质构造复杂,区内有较多煤炭资源,近年来布设了矿震监测台网和SOS微震监测系统,以工作面的矿震和微震数据为例,找出其在鹤岗地区的分布特征,同时探究矿震和微震与冲击地压事件之间的紧密联系,通过矿震和微震参数建立冲击危险预警方法,并进行实际验证,具有很好的应用意义。本文主要完成了以下工作:以鹤岗某矿的矿震和微震数据为依据,首先分析了鹤岗区域的地质构造特点和近年来的地震活动情况,阐明矿震、微震与冲击地压事件的区别,并说明了鹤岗矿区矿震与地震的关联性,确定了鹤岗矿区的场地土坚硬程度,为后文的冲击地压事件预警提供参考依据。其次对矿震和微震系统的区别进行说明,对矿震台网的组成、监测内容、仪器组成、特点、台网的精度进行分析,并对当前鹤岗矿区的台网布设和台站选择进行说明。对微震SOS监测系统布设的必要性、仪器组成、监测方式、监测内容和监测精度与布设原则进行了说明,将矿震台网和微震SOS监测系统从这些方面进行了比对,还通过定位原理、布置优化、监测信息后处理、能量-震级计算、标定方法进行进一步对比分析,说明他们之间的区别。对鹤岗某煤矿监测到的矿震和微震事件进行统计,分析了微震的数量和能量的时空分布特征,并根据微震当日能量最大值研究了微震事件与冲击地压事件之间的关联性。分析了矿震的数量和震级的时空分布特征,并对矿震的活动性进行了简要分析,从定性和定量的角度研究了矿震前7天和前30天的震级和频次变化,研究得出矿震与冲击地压事件的关联性。对冲击前7天和前30天的矿震和微震数据进行了定量化分析,得到了三种相应的矿震前兆响应指标:矿震动态频率、矿震ML≥3的频率、矿震2≤ML<3的频率。相应的微震前兆响应指标两种:微震频次偏差值、微震能量偏差指标,并作为新的指标引入到改进层次分析法与未确知测度理论中,同时考虑了地质因素、开采因素、管理因素,丰富了冲击危险预测指标体系。根据改进层次分析法和未确知测度理论综合分析方法,建立更加科学的冲击地压事件预警体系。通过鹤岗某煤矿的实际数据进行验证,在实际发生的22次冲击地压事件中,预测成功的有15次,预警准确率达68%。
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